Безызлучательной рекомбинации

Это условие безыскровой коммутации сводится к тому, чтобы во всех режимах угол коммутации Y был неизменен:

Условие безыскровой коммутации — выход сбегающей коллекторной пластины из-под щетки без разрыва тока, для чего в момент окончания коммутации необходимо выполнение условия t'i=0. По-

т. е. аналогично случаю Y—I. a условие безыскровой коммутации

Условие безыскровой коммутации — взаимная компенсация реактивной и коммутирующей ЭДС — является математической абстракцией, так как на практике оно не может быть абсолютно точно выполнено из-за действия множества факторов, полностью устранить которые не в наших силах.

Избыточное или недостающее (для безыскровой коммутации) число потокосцеплений

так как при безыскровой коммутации от плотности тока зависит скорость износа щеток. Однако известны случаи хорошей работы машин при плотности тока 15 А/см2.

Значение Д///0 = Ьб.з и является искомой шириной зоны безыскровой коммутации, выражаемой в относительных единицах или в процентах:

Условия симметрии вытекают из равенства ЭДС параллельных ветвей при любом положении якоря, если геометрическое выполнение машины абсолютно точно и распределение магнитного потока по полюсам идеально симметрично. В этом случае реально возникающие уравнительные токи между параллельными ветвями обмотки минимальны и не перегружаются уравнительные соединения. Кроме того, в симметричной обмотке идентичны условия коммутации каждого паза, что необходимо для осуществления безыскровой коммутации. Конечно, при небольших отступлениях от строгой симметрии коммутация машины тоже может быть удовлетворительной (например, у петлевых однократнозамкнутых обмоток), но это исключение из правил и гарантировать хорошую коммутацию машины с несимметричной обмоткой нельзя, пока она не будет построена и испытана. Можно считать, что даже небольшое отступление от симметрии требует снижения коммутационной напряженности — уменьшения реактивной ЭДС и принятия других мер.

Для двигателя с широким диапазоном регулирования скорости проблемой может явиться необходимость обеспечения безыскровой коммутации и предотвращения возникновения кругового огня. Оценка качества коммутации (в процентах) при повышенной частоте вращения проводится путем вычисления допустимого длительного коммутационного нарушения по формуле (4.120):

Для безыскровой коммутации при постоянном токе должно соблюдаться условие ер.ср+?к.ср=0. При пульсирующем токе это условие приобретет вид гр+екср=0, т. е. должны компенсироваться за период коммутации секции паза ЭДС ер.ср и ер~ , обусловленные постоянной и переменной составляющими тока соответственно. Будем считать, что коммутация при постоянном токе налажена и тогда вопрос сводится к компенсации переменной составляющей реактивной ЭДС

Условие безыскровой коммутации

Время жизни неравновесных носителей заряда определяется процессами излучательной и безызлучательной рекомбинации и как параметр полупроводникового материала характеризуется наибольшей чувствительностью к примесям и дефектам структуры, а также к особенностям технологии получения и термообработки полупроводникового материала. Для различных полупроводниковых материалов время жизни изменяется в широких пределах .(от 10~8 до 10~3 с) и зависит от температуры.

Метод ЖФЭ позволяет снижать плотность дислокаций в слое по сравнению с подложкой, что, в частности, уменьшает вклад безызлучательной рекомбинации в процессы, протекающие в светоизлучающих приборах.

Для большинства полупроводников характерен именно последний случай. Вероятность межзонной безызлучательной рекомбинации невелика, так как энергия &Е3 весьма значительна (1—3 эВ) по сравнению с kT и поэтому не всегда может быть воспринята кристаллической решеткой.

где 1р — дырочная составляющая тока, обусловленная ии-жекцией дырок в л-эмиттер (доля /„ тем меньше, чем сильнее легирован гс-эмиттер по сравнению с р-базой); /рек — ток безызлучательной рекомбинации в области р-п перехода; /гун — туннельный ток, обусловленный «просачиванием» носителей сквозь потенциальный барьер (1тун тем больше, чем уже р-п переход, чем сильнее легирована база и чем больше прямое напряжение); /пов — ток утечки по поверхности р-п перехода.

Количественно эффективность рекомбинации при люминесценции характеризуют внутренним квантовым выходом гэ, который определяют отношением числа актов излуча-тельной рекомбинации к полному числу актов (излучательной и безызлучательной) рекомбинации. Иногда внутренний квантовый выход определяют отношением генерированных

Важной особенностью излучающих диодов является присущая им деградация — постоянное уменьшение мощности излучения при длительном протекании через прибор прямого тока. Деградацию связывают с увеличением концентрации центров безызлучательной рекомбинации за счет перемещения в электрическом поле неконтролируемых примесных атомов. Также играет роль дезактивация части излучательных центров за счет их перехода из узлов кристаллической решетки в междоузлия.

Для большинства полупроводников характерен именно последний случай. Вероятность межзонной безызлучательной рекомбинации невелика, так как энергия &Е3 весьма значительна (1—3 эВ) по сравнению с kT и поэтому не всегда может быть воспринята кристаллической решеткой.

Эффективность светодиода определяется прежде всего его внутренним квантовым выходом т]вн, представляющим собой отношение числа квантов, испускаемых при рекомбинации, к чилу инжектированных неосновных носителей. Если бы рекомбинация была только излучательной, то г\ш — 1. Однако наряду с излучательной рекомбинацией всегда протекает процесс безызлучательной рекомбинации. Поэтому в общем случае т]ш, <С 1 и определяется следующим соотношением:

Из (12.26) следует, что для получения максимальной внутренней эффективности светодиода следует по возможности увеличить отношение вероятности излучательной рекомбинации к безызлуча-тельной. Безызлучательная рекомбинация, как правило, определяется в основном глубокими рекомбинационными центрами, излу-чательная же идет обычно в результате межзонных переходов ( 12.11, а), переходов из зоны проводимости на мелкие акцепторные уровни ( 12.11, б) или с мелких донорных уровней в валентную зону ( 12.11, б). Вероятность безызлучательной рекомбинации можно уменьшить, очистив полупроводник от глубоких рекомбинационных центров. Сделать это очень трудно, так как сечение захвата носителей некоторыми примесными центрами, например медью, велико и требуется очень высокая степень очистки оттаких примесей. Поэтому качество светодиодов в значительной мере зависит от степени очистки исходных материалов и совершенства технологии изготовления диодов.

При переходе же к режиму генерации практически все излучение концентрируется в плоскости р — n-перехода, распространяясь перпендикулярно отражающим граням. Кроме того, при / > /пор вследствие роста вероятности вынужденных оптических переходов увеличивается отношение вероятностей излучательной и безызлучательной рекомбинации. Все это приводит к резкому росту мощности излучения Wmil и излому кривой зависимости Wi!3J, от тока / при / = /П0р ( 12.22).

а именно G\N- (nt +И2 +иэ +И4) ], где G и N - скорость генерации и общее число пар электронных и дырочных ловушек соответственно; я,, пг, пъ, и, - средняя заселенность каждого уровня. На 3.2.1 показаны R и R* - скорости рекомбинации состояний н синглетной (Я2, и3) и триплетной (я,, и„) конфигурациями соответственно; R - сумма скоростей излучательной и безызлучательной рекомбинаций, R* - в некотором приближении скорость безызлучательной рекомбинации. В стационарном состоянии можно решить кинетические уравнения для четырех зеемановских уровней. Так как интенсивность люминесценции пропорциональна (Я2 +иэ), ее относительное изменение при резонансе можно получить нз решения кинетических уравнений в виде [9] :